DD255432A3

DD255432A3 - Vorrichtung zum schutz vor metallischen fremdkoerpern

Info

Publication number: DD255432A3
Application number: DD85285427A
Authority: DD
Inventors: Arthur Hauschild; Erich Herrmann; Burkhard Weiss
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1988-04-06
Also published as: DK602286D0; ATE57580T1; EP0229991A2; CS267696B1; DK161005C; US4758788A; EP0229991A3; HU197824B; CS838486A1; UA5751A1; DE3674999D1; DK602286A; CA1269143A; PL263161A1; DK161005B; EP0229991B1; HUT43462A; PL152588B1; BG51271A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz der Arbeitsorgane einer Erntemaschine vor metallischen Fremdkoerpern, wobei in einer innerhalb eines Magnetfeldes angeordneten Aufnahmespule durch den metallischen Fremdkoerper ein Erkennungssignal erzeugt wird. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine derartige Vorrichtung mit einer hohen Zuverlaessigkeit und geringem Aufwand zu schaffen. Es wird die Aufgabe geloest, eine ueber die gesamte Breite des Zufuehrsystems reichende Erkennungsmoeglichkeit hoher Reichweite und maximaler Empfindlichkeit zu schaffen. Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung sind, dass quer zur Foerderrichtung des Erntegutes ein Magnetfeld angeordnet ist, wobei sich annaehernd im mittleren Bereich der beiden Pole (10; 11) je eine Aufnahmespule (12; 13) befindet, die untereinander so in Reihe geschaltet sind, dass sich durch Annaeherung eines metallischen Fremdkoerpers die in den Aufnahmespulen (12; 13) erzeugten Stroeme addieren. Die Erfindung ist vorzugsweise bei Feldhaeckslern anwendbar. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz der Arbeitsorgane einer Erntemaschine vor metallischen Fremdkörpern, insbesondere an Feldhäckslern, in deren Zuführungssystem ein Erkennungssystem eingeordnet ist, das eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines etwa über die Breite des Erntegutförderweges reichenden Magnetfeldes und eine dem Magnetfeld zugeordnete Aufnahmespule aufweist, in der bei Förderungeines metallischen Fremdkörpers durch das Magnetfeld hindurch ein an nachgestaltete Signalauswerteeinrichtungen weitergeleitetes Erkennungssignal induziert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Durch die DE-OS 22 52 595 ist eine Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern im Erntegutstrom eines Feldhäcklers bekannt, die eine Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweist, wobei entweder mitteis Dauer-oder Elektromagnet ein etwa über die Breite des Erntegutförderweges reichendes und vom Feldlinienverlauf her ein in Förderrichtung des Erntegutes zeigendes Magnetfeld erzeugt wird. Im Wirkungsbereich dieses Magnetfeldes befindet sich eine erste und eine zweite Aufnahmespule von je zwei symmetrischen Spulenabschnitten, die durch sich jeweils in einem Kreuzungspunkt kreuzende Leiter verbunden sind. Beide Aufnahmespulen sind so zueinander versetzt, daß sich ihre Kreuzungspunkte im Bereich eines Spulenabschnittes der anderen Aufnahmespule befinden.

Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist der hohe Aufwand für die Herstellung der beiden Aufnahmespulen, der aber aus funktionellen Gründen notwendig ist, da bei Verwendung nur einer Aufnahmespule in deren Kreuzungspunkt ein metallischer Fremdkörper nicht erkannt werden kann. Ursächlich dafür ist, daß in beiden Spulenabschnitten eine gleich große und entgegengesetzt gerichtete Spannung induziert wird, so daß kein Erkennungssignal entstehen kann. Dieser sogenannte Kompensationseffekt wirkt zwar für sich dem Magnetfeld nähernde metallische Teile symmetrischen Aufbaues positiv, dadurch diese Teile kein Erkennungssignal induziert werden darf, aber zum Erkennen metallischer Fremdkörper ist dieser Kompensationseffekt negativ, solange der metallische Fremdkörper auf beide Spulenabschnitte eine Wirkung ausübt. Trotz der Verwendung von zwei versetzt angeordneten Aufnahmespulen bietet diese Vorrichtung keinen ausreichenden Schutz vor

metallischen Fremdkörpern, da die Reichweite der Feldlinien des Magnetfeldes, insbesondere beim jetzt gebräuchlichsten Einbaufall in die vordere untere Walze des Zuführsystemes, begrenzt ist.

Durch die DE-PS 2430147 ist eine weitere Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern bekanntgeworden, bei der die Magnetfelderzeugungseinrichtung aus zwei über die Breite des Förderweges gesehenen nebeneinander angeordneten Magneten besteht, die zwei nebeneinanderliegende Magnetfelder gleicher Stärke mit entgegengesetzter Wirkungsrichtung erzeugen. Die Magnetfeldwirkungslinien zeigen dabei in bzw. entgegengesetzt der Förderrichtung des Erntegutes. Um die Magnetfelderzeugungseinrichtung herum ist eine Aufnahmespule in Form einer Schleife gelegt.

Bei dieser Vorrichtung ist von Nachteil, daß analog wie beim Kreuzungspunkt der Aufnahmespule nach der DE-OS 22 52 595 im Grenzbereich zwischen den beiden Magnetfeldern durch einen metallischen Fremdkörper kein Erkennungssignal erzeugt werden kann. Dessen Größe ist außerdem noch so lange unzureichend, wie sich der metallische Fremdkörper im Wirkungsbereich beider Magnetfelder befindet. Einen ausreichenden Schutz bietet diese Vorrichtung auch deshalb nicht, da wie bei der DE-OS 2252595 die Reichweiten beider Magnetfelder begrenzt sind.

In der „Agrartechnik international" —Ausgabe April 1983 — ist eine weitere Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern beschrieben, bei der die Magnetfelderzeugungseinrichtung und die Signalaufnahmespule feststehend innerhalb der unteren Walze des Zuführsystemes angebracht sind. Das in Förderrichtung des Erntegutes zeigende Magnetfeld wird durch einen Dauermagneten erzeugt, bei dem sich der Nordpol innerhalb von zwei Südpolen befindet. Um den Nordpol herum ist die aus mehreren Windungen bestehende Aufnahmespule in Form einer einfachen Schleife gelegt.

Auch diese Vorrichtung bietet keinen ausreichenden Schutz vor metallischen Fremdkörpern, da die Reichweite des Magnetfeldes aufgrund des geringen Polabstandes und der geringen Ausdehnung der Pole gering ist. Darüber hinaus sind die Randzonen bei der praktisch ausgeführten Lösung infolge der Dimensionierung und Anordnung der Spulen sehr unempfindlich. Durch die breite Bauweise des Dauermagneten ist es beim Einbau in die untere Walze nicht möglich, dessen Magnetfeld sehr nahe an den Erntegutstrom zu bringen, was zu Lasten der Reichweite geht. Auch die Wickelung einer derartigen Aufnahmespule mit relativ großer Länge und kleiner Breite ist sehr kompliziert und zeitaufwendig, und wird deshalb bei der ausgeführten Lösung nicht realisiert, was zu erheblichen Nachteilen in der Erkennungsbreite führt.

Allen drei beschriebenen Vorrichtungen haftet gemeinsam der Nachteil an, daß sie über das bereits beschriebene Maß hinaus einen großen Aufwand erfordern, da sich die Magnetfelderzeugungseinrichtung und die Signalaufnahmespulen über den gesamten Erkennungsbereich erstrecken müssen, wenn die beabsichtigte Wirkung erzielt werden soll.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern zu schaffen, die einen zuverlässigen Schutz der Arbeitsorgane einer Erntemaschine gewährleistet und deren Herstellungsaufwendungen hinsichtlich Materialeinsatz und Fertigungszeit gegenüber derzeit bekannter Lösungen gering ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern zu schaffen, die eine annähernd gleichbleibende und über die gesamte Breite des Zuführsystems einer Erntemaschine reichende Erkennungsmöglichkeit mit hoher Reichweite bei großer Empfindlichkeit bietet und an deren Aufnahmespulen keine hohen Anforderungen in der Herstellung gestellt werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß bei der Vorrichtung zum Schutz der Arbeitsorgane einer Erntemaschine, — insbesondere eines Feldhäckslers, die in der Nähe des zuzuführenden Erntegutes angeordnet ist und die eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines etwa über die Breite des Förderweges reichenden Magnetfeldes sowie eine dem Magnetfeld zugeordnete Aufnahmespule aufweist, bei Förderung eines metallischen Fremdkörpers durch das Magnetfeld hindurch ein an nachgeschaltete Signalauswerteeinrichtungen weitergeleitetes Erkennungssignal induziert wird. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung besteht aus einem Magneten, dessen einer Pol sich über die Breite des Förderweges gesehen auf der einen Hälfte befindet und der andere Pol auf der anderen Hälfte, so daß ein Magnetfeld entsteht, dessen Magnetfeldwirkungslinien quer zur Förderrichtung des Erntegutes verlaufen. Annähernd im mittleren Bereich jedes Poles ist um diesen herum je eine Aufnahmespule gelegt, die untereinander so in Reihe geschaltet sind, daß sich die durch Annäherung eines metallischen Fremdkörpers in beiden Aufnahmespulen erzeugten Ströme addieren. Erreicht die zu untersuchende Breite des Förderweges des Erntegutes eine bestimmte Größe ist es zweckmäßig, jeden Pol des Magneten aus zwei oder mehr Einzelmagnetpolen gleicher Polarität zusammenzusetzen. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß es beispielsweise bei Verwendung von drei Einzel mag netpolen ausreichend ist, wenn jeweils um den mittleren Einzel magnetpol eine Aufnahmespule gewickelt ist. Sieht man von oben auf die um die Einzelmagnetpole gelegten Aufnahmespulen gleichen Aufbaus, so sind die linken Anschlußklemmen über ein Kabel zur Signalauswerteeinrichtung geführt und die beiden übrigen Anschlußklemmen sind miteinander elektrisch leitend verbunden. Analog ist es möglich, die linken Anschlußklemmen miteinander elektrisch leitend zu verbinden und die übrigen Anschlußklemmen über ein Kabel zur Signalauswerteeinrichtung zu führen. Zur Erzeugung eines relativ starken und über die gesamte Breite des Förderweges vorhandenen Erkennungssignales ist es zweckmäßig, daß die Abmessungen der Pole so gewählt sind, daß sie annähernd von der Seitenwand des Zuführsystemes bis zu dessen Mitte reichen.

Nähert sich nun ein metallischer Fremdkörper dem Magnetfeld, so werden daraufhin dessen Wirkungslinien verschoben bzw. geschnitten, wodurch nach dem allgemein bekannten Induktionsprinzip in den Aufnahmespulen Spannungen induziert werden, die einen Strom fließen lassen. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Reihenschaltung der Aufnahmespulen wird nun nicht mehr wie vorher beim Stand der Technik mit Kompensationseffekt die Differenz zwischen zwei Strömen zur Erzeugung eines Signals benutzt, sondern deren Summe. Damit kommt es zu einem relativ starken Signal, das über die gesamte Breite des Förderweges mit annähernd gleicher Stärke erzeugt werden kann. Dieser Effekt ist selbst dann vorhanden, wenn sich die Aufnahmespulen lediglich im mittleren Bereich der Pole des Magneten befinden. Am stärksten ist dieses Signal, wenn der metallische Fremdkörper etwas außerhalb der Mitte des Zuführsystemes ankommt und es fällt erst unmittelbar neben der

Seitenwand des Zuführsystemes auf Null ab. Durch die Verwendung von je einer Aufnahmespule um jeden Einzelmagnetpol und dessen analoge Reihenschaltung zu den Aufnahmespulen um die Einzelmagnetpole auf der anderen Seite ist es zwar noch möglich, die Signalerzeugung bezüglich Stärke und höherer Gleichmäßigkeit über die Breite des Förderweges positiv zu beeinflussen, jedoch hat sich im praktischen Betrieb herausgestellt, daß dieser Aufwand unnötig ist.

Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörper ist aber, daß alle sich im Erkennungsbereich befindenden bewegenden Maschinenteile aus nichtmagnetischen Werkstoffen sind. Deshalb ist es zweckmäßig, die untere vordere Walze aus Plast herzustellen und die dahinter und darüber liegende Walze aus nichtmagnetischem Stahl oder ebenfalls aus Plast. Das ist aber auch bei allen bisher bekannten Lösungen so, da sonst trotz Anwendung des Kompensationseffektes durch Unsymmetrie der Magnete bzw. der Aufnahmespulen noch zu viele Störsignale entstehen würden. Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sie einen sicheren Schutz vor metallischen Fremdkörpern bietet, da über die gesamte Breite des Förderweges ein ausreichend hohes und fast gleichbleibendes Erkennungssignal erzeugt wird. Dafür ist maßgebend, daß durch den relativ großen mittleren Polabstand des Magneten und die große Polbreite die Magnetfeldwirkungslinien eine große Reichweite haben. Außerdem ist es durch die Lage der Pole auf einer Linie quer zur Förderrichtung des Erntegutes möglich, diese beim Einbau in die untere vordere Walze des Zuführsystemes ganz nahe an deren Innendurchmesser heranzubringen, wodurch die vorhandene Reichweite maximal ausgenutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß man durch die problemlos mögliche Verschiebung der beiden Aufnahmespulen auf der Linie quer zur Förderrichtung des Erntegutes und/oder der Pole des Magneten sowie deren Aufmagnetisierung in gleicherweise praktisch in der Lage ist, jeden gewünschten Kurvenverlauf für das Erkennungssignal über der Breite der Zuführvorrichtung zu erzeugen. Bezüglich der Materialaufwendungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls von Vorteil, da die Aufnahmespulen nur einen Teil der Breite des Förderweges ausfüllen müssen. Auch die Pole des Magneten müssen bei dieser Lage der Magnetfeldlinien nicht über die gesamte Breite des Förderweges vorhanden sein. Auch im Herstellungsprozeß treten bei dieser Vorrichtung keine besonderen Schwierigkeiten auf, da es nicht wie bei den ' Lösungen mit Kompensationseffekt auf einen exakten Symmetrieabgleich der Aufnahmespulen und der Magnetfelder ankommt. Es können auch Aufnahmespulen zur Anwendung kommen, die für das Wickeln ein günstiges Längen-Breiten-Verhältnis aufweisen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Teilschnitt durch die untere Zuführwalze mit eingebauter Vorrichtung zum Schutz vor metallischen Fremdkörpern,

Fig. 2: einen Schnitt gemäß Fig. 1, Fig. 3: eine Draufsicht auf die Magnetfelderzeugungseinrichtung und die Lage und Schaltung der Aufnahmespulen

schematisch, Fig.4: ein Diagramm der Reichweite der Erkennungsmöglichkeit H über der Breite des Zuführkanales.

Im Ausführungsbeispiel wird auf eine Vorrichtung zum Schutz der Häckseltrommel eines Feldhäckslers bezug genommen, die in der vorderen unteren Walze 1 aus Plast eines nicht dargestellten Zuführsystems eingebaut ist. Zwischen den Seitenwänden 2 des Zuführsystems ist eine Achse 3 befestigt, auf der in Lagerungen 4 außerhalb des Zuführsystems der Walzenkörper 5 der unteren Walze 1 drehbar gelagert ist. Der Einfachheit halber ist diese Lagerung 4 in Fig. 1 nur auf einer Seite dargestellt. Innerhalb des Walzenkörpers 5 ist die Magnetfelderzeugungseinrichtung 6 angeordnet, wobei auf der Achse 3 über Zwischenstücke 7 eine Grundplatte 8 mit guter magnetischer Leitfähigkeit lösbar befestigt ist. Auf dieser Grundplatte 8 ist ein Magnet 9 so angebracht, daß sich dessen einer Pol 10 innerhalb der linken Hälfte des Walzenkörpers 5 befindet und der andere Pol 11 auf der rechten. Dadurch wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Magnetfeldwirkungslinien quer zur Förderrichtung des Erntegutes verlaufen. Im Ausführungsbeispiel besteht der Pol 10, ausgebildet als Nordpol, aus drei Einzelmagnetpolen 10'; 10"; 10"' und der Pol 11 ebenfalls aus drei Einzelmagnetpolen 11'; 11"; 11"'. Um die Einzelmagnetpole 10" und 11" sind aus mehreren Windungen bestehende Aufnahmespulen 12; 13 angeordnet. Deren Anschlußklemmen 15 und 17 sind miteinander elektrisch leitend verbunden und die Anschlußklemmen 14 und 16führen als Kabel 18 zu einer nicht dargestellten Signalverarbeitungseinrichtung. Damit die Lage der Einzelmagnetpole 10'; 10"; 10"'; 11'; 11"; 11"'und der Aufnahmespulen 12; 13 auf der Grundplatte 8 fixiert ist und außerdem die gesamte Vorrichtung gegen Feuchtigkeit und Schmutz geschützt ist, befinden sich alle genannten Bauteile in einem gemeinsamen Plastgehäuse 19.

Nähert sich der Magnetfelderzeugungseinrichtung 6 ein metallischer Fremdkörper, wird in den Aufnahmespulen 12; 13 eine Spannung induziert, die einen Strom 20; 21 fließen läßt, dessen Größe von der Entfernung des metallischen Fremdkörpers von den Aufnahmespulen 12; 13 abhängig ist. Durch die Reihenschaltung der Aufnahmespulen 12; 13 addieren sich beide Ströme 20; 21 und dieser Strom geht zur Signalauswerteeinrichtung, die entsprechend der gewählten Bauart das gewonnene Signal umsetzt, d. h. optische oder akustische Anzeige des metallischen Fremdkörpers bis hin zur automatischen Stillsetzung des Zuführsystems. Das Erkennungsprofil ist in Fig.4 dargestellt, woraus zu ersehen ist, daß die Erkennungsmöglichkeit H bereits sehr nahe der Seitenwand 2 gegeben ist und nach einem steilen Anstieg zur Mitte hin im gefährdetsten Bereich, d. h. wo das meiste Erntegut ankommt, sehr hoch und nahezu gleichbleibend ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Schutz der Arbeitsorgane einer Erntemaschine, insbesondere eines Feldhäckslers, die in der Nähe des Förderweges des zuzuführenden Erntegutes angeordnet ist, die eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines etwa über die Breite des Förderweges reichenden Magnetfeldes und eine dem Magnetfeld zugeordnete Aufnahmespule aufweist, in der bei Förderung eines metallischen Fremdkörpers durch das Magnetfeld hindurch ein an nachgeschaltete Signalauswerteeinrichtungen weitergeleitetes Erkennungssignal induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinrichtung (6) aus einem Magneten (9) besteht, dessen einer Pol (10) sich über die Breite des Förderweges gesehen auf der einen Hälfte befindet und der andere Pol (11) auf der anderen Hälfte, so daß die Magnetfeldwirkungslinien quer zur Förderrichtung des Erntegutes verlaufen und daß sich annähernd im mittleren Bereich jedes Poles (10; 11) je eine Aufnahmespule (12; 13) befinden, die untereinander so in Reihe geschaltet sind, daß sich die durch Annäherung eines metallischen Fremdkörpers in beiden Aufnahmespulen (12; 13) erzeugten Ströme (20; 21) addieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Pole (10; 11) jeweils aus wenigstens zwei Einzelmagnetpolen (10'; 10"; 11'; 11") gleicher Polarität gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bildung der Pole (10; 11) aus drei annähernd gleich langen Einzelmagnetpolen (10'; 10"; 10"'; 11'; 11"; 11"'), die untereinander spielgebend fast die gesamte Breite des Förderweges ausfüllen, lediglich um die mittleren Einzelmagnetpole (10"; 11") der Pole (10; 11) Aufnahmespulen (12; 13) gelegt sind, deren Anschlußklemmen (15; 17) miteinander elektrisch leitend verbunden sind und deren zweite Anschlußklemmen (14; 16) zu einer Signalauswerteeinrichtung geführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Aufnahmespulen (12; 13) die Anschlußklemmen (14; 16) miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Anschlußklemmen (15; 17) zu einer Signalauswerteeinrichtung geführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Pole (10; 11) über die Breite des Förderweges gesehen solche Abmessungen aufweist, daß er annähernd jeweils von der Seitenwand (2) des Zuführsystems bis zu dessen Mitte reicht.